丹东西门子PLC模块代理商
1.诊断的必要条件
为了用STEP7对控制系统进行监控和故障诊断,下载到CPU的项目文件必须与计算机中的项目文件完全相同。如果下载的项目没有加密,可以用STEP7上载CPU中的用户程序和组态信息。
2.用快速视图诊断故障
选中SIMATIC管理器中要检查的PLC站点,执行菜单命令“PLC”→“诊断/设置”→“硬件诊断”,打开快速视图,将看到该站的CPU、有故障的模块和DP从站。选中某个DP从站,点击“模块信息”按钮,可以查看它的故障信息。
3.用CPU的诊断缓冲区诊断故障
选中快速视图中的CPU,点击“模块信息”按钮,打开CPU的模块信息对话框。在模块信息对话框的“诊断缓冲区”选项卡可以看到各种诊断事件,选中某一事件,诊断缓冲区下面“关于事件的详细资料”窗口将显示该事件的详细信息。点击“事件帮助”按钮,可得到帮助信息。
从诊断缓冲区可以获得与故障有关的详细准确的信息。包括有故障的DP从站所在的网络编号和DP从站的编号,要求调用的处理故障的OB的编号,CPU停机的原因,有故障的模块的起始地址,是什么样的故障。是进入的事件(故障出现)或者是离开的事件(故障消失)。下面的小图是详细资料的下半部分。
在SIMATIC管理器中执行菜单命令“PLC”→“诊断/设置”→“模块信息”,也可以打开CPU的模块信息对话框。
4.用诊断视图进行诊断
诊断视图实际上就是在线的硬件组态视图。点击快速视图中的“打开在线站点”按钮,打开诊断视图,可以看到有故障的DP从站和从站中有故障的模块。双击有故障的模块,打开其“模块信息”对话框,可以看到该模块具体准确的故障信息。
TC783A为三相相序和缺相检测电路,可用作检测三相正弦波电压的相序和缺相状态,有保护功能,具有单电源,功耗小,功能强,输入阻抗高,采样方便,外接元件少等优点。使用在控制板上,对三相电压进行指示;也可在电机上使用,对电机的正反转进行控制和缺相进行保护。
一. TC783A电路具备以下特点 :
单电源工作,电源电压9-15V。
对输入正弦波电压设计为施密特检测,有效去除干扰。
动态检测三相的存在,分别对三相输出指示。
正反序输出指示。
有过压保护的设计,外电压和内基准比较,有锁定和不锁定两种输出。
二、电路框图与工作原理
三相电压信号A、B、C经分压电阻网络分别进入电路1、2、3脚,通过对正弦波进行施密特检测了解信号的存在并送入缺相检测电路检测后输出指示,电路13脚为内部脉冲发生电路的外接电容约为0.1-0.15μ。三相正弦输入正常时,对应A、B、C输入1、2、3脚的输出端12、11、10脚输出为低电平;当某一相没有输入信号时,对应的输出脚上将有高电平。根据缺相检测的结果,在不缺相的情况下相序指示电路将输出相序,在三相电压信号A、B、C进入电路1、2、3脚的状态下,9脚输出高电平指示正序;而在三相电压信号A、C、B进入电路1、2、3脚的状态下,8脚输出高电平指示反序。在缺相状态下,9脚8脚皆输出低电平。
电路还设计了保护电路,可对过流、过压信号进行检测和输出。5脚为采样输入端,输入信号与电路内的6V基准比较,并在电路6脚输出。如果采样高于6V,输出高电平。4脚对输出方式将有两种控制选择:4脚接低电平,输出为不锁定输出,即输入高输出高,输入低输出低;4脚接高电平,输出为锁定输出,这时输入高输出高,而输入低后输出仍高,需要4脚接地复位才能输出低。用户进行选择。
三.管脚图与管脚功能:
脚号
符号
功 能
脚号
符号
功 能
1
A
A相电压输入
8
FX
反序输出
2
B
B相电压输入
9
ZX
正序输出
3
C
C相电压输入
10
QC
缺C输出
4
RE
锁定/不锁选择
11
QB
缺B输出
5
CV
电压采样
12
QA
缺A输出
6
VO
输出
13
CX
脉冲发生电容
7
GND
地
14
VCC
电源
四、电路参数和推荐工作条件:
主要电路参数
推荐工作条件
IDD
静态电流
<2-4
mA
Vcc
电源电压
8—15
V
VAIN
同步零电压
1/2Vcc
V
Va
电压输入Vp-p
0-Vcc
V
IIN
输入电流
<0.3
μA
Pi,Vr
控制输入电压
0-Vcc
V
Ioh
输出驱动电流
15
mA
F
工作频率
50
HZ
Ptop
大功耗
200
mw
T
佳工作温度
-25-85
℃
五、应用例图
HT346型大功率电磁开关是一种具有多使用功能的开关,能承受250V×20A的交流功率和28V×30A的直流功率。它可根据不同的用途,将不同的零件用不同的连接方式连接起来,产生不同的功能。其原理图如图1和图2所示。
图1中,KS1和KS2为线圈电压为直流24V的继电器,C1和C2为47μF/50V电容,C3、C4为10μF/16V电容,R3、R4为0.75kΩ/1W电阻,D1、D2为1N4007二极管,R1为0.1kΩ/0.5W电阻,R2为470kΩ/2W电阻,DW1和DW2为24V/0.5W。BG1为NPN大功率塑封管,耐压在40V以上,BG2为PNP大功率塑封管,耐压在40V以上。Cx为1.5μF/110V或0.68μF/220V或0.33μF/380V。AN3、AN4、AN5可用常闭按钮。
HT346型大功率电磁开关可用作两路独立开关、两路点动开关、单相电机正反转控制开关和不同电源电压开关。
两路独立开关 它有KS1和KS2两个回路。KS1回路由D1、KS1、C1、C3、AN1、R3、A3和短接的XK1等元件组成。按下AN1,继电器KS1吸合并保持;按下A3,KS1释放。KS2回路由D2、KS2、C2、C4、AN2、R4、AN4和短按的XK1等元件组成。按下AN2,继电器KS2吸合并保持;按下AN4,KS2释放。
KS1输出回路是从Y到KS1常开触点再到X1。KS2输出回路是从Y到KS2常开触点再到X2。
R1、R2和Cx是KS1和KS2两回路的共用元件。
两路点动开关 KS1回路由D1、C1、DW1、BG1、KS1、AN1和短接的XK1等元件组成。按住AN1,KS1吸合;放开AN1,KS1释放。KS2回路由D2、C2、DW2、BG2、KS2、AN2和短接的XK2等元件组成。按住AN2,KS2吸合;放开AN2,KS2释放。
KS1输出回路是从Y到KS1常开触点再到X1。KS2输出回路是从Y到KS2常开触点再到X2。
R1、R2和Cx是KS1和KS2两回路的共用元件。
单相电机正反转控制开关HT346型电磁开关可用作有限位功能的单相电机控制开关、无限位功能的单相电机控制开关和单相电机点动控制开关。
用作有限位功能的单相电机控制开关时,KS1回路由D1、C1、DW1、BG1、C3、KS1、R3、AN1、XK1组成。KS2回路由D2、C2、DW2、BG2、C4、KS2、R4、AN2、XK2组成。按AN1,KS1吸合并保持;按AN5,KS1释放。按AN2,KS2吸合并保持;按AN5,KS1释放。
KS1输出回路是从X到KS2常闭触点,到KS1常开触点,再到X1。KS2输出回路是从X到KS1常闭触点,到KS2常开触点,再到X2。按AN1、AN2,KS1、KS2吸合,KS1、KS2输出回路的常闭触点断开,X1、X2无输出。
R1、R2、Cx、AN5为KS1、KS2回路共用元件。XK1、XK2为KS1、KS2回路限位开关。
用作无限位功能的单相电机控制开关时,KS1回路由D1、C1、KS1、C3、R3、AN1、短接的XK1组成。KS2回路由D2、C2、KS2、C4、R4、AN2、短接的XK2组成。按AN1,KS1吸合并保持;按AN5,KS1释放。按AN2,KS2吸合并保持;按AN5,KS2释放。
KS1输出回路是从X到KS2常闭触点,到KS1常开触点,再到X1。KS2输出回路是从X到KS1常闭触点,到KS2常开触点,再到X2。按AN1、AN2,KS1、KS2吸合,KS1、KS2输出回路的常闭触点断开,X1、X2无输出。
R1、R2、Cx、AN5为KS1、KS2回路共用元件。用作单相电机点动控制开关时,KS1回路由D1、C1、DW1、BG1、KS1、AN1、短接的XK1组成。KS2回路由D2、C2、DW2、BG2、KS2、AN2、短接的XK2组成。按住AN1,KS1吸合,放开AN1,KS1释放。按住AN2,KS2吸合,放开AN2,KS2释放。
KS1输出回路是从X到KS2常闭触点,到KS1常开触点,再到X1。KS2输出回路是从X到KS1常闭触点,到KS2常开触点,再到X1。按住AN1、AN2,KS1、KS2吸合,KS1、KS2的常闭触点全部断开,X1、X2无输出。
不同电源电压开关HT364型电磁开关用于50Hz交流电源时,KS1和KS2回路元件不改动,只需改动Cx的值即可,如KS要用4115继电器,其线圈电压为24V,而Cx应选用1.5μF/110V、0.68μF/220V、0.33μF/380V。
HT346型电磁开关用于直流电源时,KS1和KS2及其回路元件应随直流电源电压的不同而作相应的改动。如直流电源为12V,KS1和KS2应选用线圈电压为12V的4115继电器,R3、R4应选用0.18kΩ/1W的电阻。AN3、AN4和AN5应改用常闭按钮,AN3、AN4应改接在与XK1和XK2串联的位置。AN5应改接在电源输入端,并与电源串联。限流整流元件不用。
调试时,用220V隔离电源。只要元件正确,一般无须调整。根据图中所标元件数据,AN5两端电压为AC30V,AN3、AN4两端电压为DC30V,KS1,KS2两端电压为DC12V。该开关输出电流根据KS型号不同而不同。当电源电压为220V50Hz,Cx取0.68μF时,电路正常工作,功耗1.1W。
1引言
一般情况下,伺服系统主电路结构如图1所示。能量是由电网经整流器、滤波器、逆变器等传输到电动机的。当电动机工作于发电状态,即电动机快速制动或者带位势负载时,能量的传输需要反向,能量将在滤波电容上累积,产生泵升电压,如果泵升电压过高,会威胁系统的安全。控制泵升电压简单的方法是:泵升电压产生后,在直流母线之间接通一个能耗电阻,将能量释放。如果电动机制动频繁或长期带位势负载运行,则能量浪费严重;由于电阻发热,导致环境温度升高,将会影响系统的可靠性。本文设计的这个电路,可以很好地解决这一问题。
2系统工作原理概述
将图1中的三相不控整流器换为可控变流器,并在三相电源输入端串入三个高频扼流电抗器,用以抑制可能产生的双向(电网伺服系统)电磁干扰,以及在变流器工作于逆变状态时,起到等效直流电抗器的作用,如图2所示。
当电动机工作在电动状态时,可控变流器的大功率开关器件S1~S6全部处于关断状态,而6个续流二极管构成三相不控桥式整流器,工作状况同图1。
当电动机工作在发电状态时,则逆变器工作于整流状态,而可控变流器工作于逆变状态,使电动机工作在再生制动状态。这时滤波电容贮能,直流母线电压升高,在超过电网线电压值后,二极管D1~D6反向阻断;当直流母线电压继续升高,超过设定的上限允许值UdH时,变流器开始工作,将直流母线上的能量逆变回馈电网。此时,高频扼流电抗器将平衡直流母线电压和电网线电压之间的差值,以保证逆变状态的正常进行。当直流母线电压回落到下限设定值UdL后,再关闭变流器。就能量回馈需要考虑的问题有:
1)回馈电流必须满足回馈功率的要求,不能大于逆变器所允许的大电流;
2)只有当直流母线电压高于设定值时,才能启动逆变器进行能量回馈;
3)为了提高回馈功率,尽量在电网电压高时进行回馈,因为如果回馈电流一定,则电网电压越高回馈功率越大。
系统须有电压控制电路,同步控制电路和电流限制电路。电流和电压的控制由两个迟滞比较器完成,同步控制由同步检测与控制电路完成。
3控制电路设计
3.1电压检测与控制电路的设计
设计电压控制电路的目的是:当电动机工作于发电状态并且使直流母线电压Ud升高到超过设定值UdH后,起动变流器中的开关管,以使直流母线上的能量逆变回馈回电网,迫使Ud回落;当Ud小于另一设定值UdL后再关闭开关管。为了避免逆变器过于频繁地起动和关闭,电压控制为滞环控制方式UdL<UdH。UdL要大于电动机工作在电动状态时可能出现的高直流母线电压,即必须考虑电网电压的波动。设三相电网电压波动为±15%,经整流后,直流母线上可能出现的高电压为:
式中:U为相电压的有效值。
一般情况下,当电网相电压为220V时,可设定UdL=630V,电压滞环控制的环宽为20V,UdH=650V,采用线性光电隔离器NEC200检测直流母线电压,线性地将直流母线电压转换为弱电压信号,作为电压滞环控制器的反相输入。电压检测与控制电路如图3所示。Uv作为控制回馈逆变器主开关通断的条件之一。
3.2电流检测及电流控制信号的产生
由于直流母线上的电流和通过变流器开关管的电流以及回馈电网的线电流是相等的,只需在直流母线接变流器端装一个LEM电流传感器,就可以检测能量回馈过程中的所有线电流IL。当IL低于滞环下限ILL时,UI为高电平,允许逆变器开关管导通;当IL高于滞环上限ILH时,UI为低电平,变流器开关管关断。关断后,在扼流电抗器的续流作用下,能量回馈线电流方向保持不变,变流器中相应二极管续流,直流母线上的电流反向。需要对LEM输出的电压信号整流,得到能量回馈的线电流反馈信号Iv,Iv作为控制回馈逆变器主开关通断的条件之二。
电流检测及电流控制电路就是由电流传感器电路、精密整流电路和迟滞比较器组成,如图4所示。
3.3相位同步控制电路
变流器工作于逆变状态时,为了获得较大的能量回馈,当回馈线电流一定时,应当尽量在电网的高电压段进行能量回馈。变流器各功率开关器件的开关状态与电网电压的相位应满足如图6所示的同步关系,为此设计了图5所示的同步控制电路。图5中,ug1~ug6分别为功率开关器件S1~S6的导通允许同步控制信号,将图2和图5中A、B、C对应连接在一起,并将系统接入电网,无论相序怎样变化,图6所示的同步关系不变。在此同步关系下,理想的相电压和相电流波形如图7所示。设u1~u6分别为S1~S6的驱动控制信号,高电平导通,低电平关断,驱动控制信号u1~u6可分别由保护信号、电压控制信号Uv、电流控制信号Iv和同步控制信号UTi相与后获得。
4应用实例分析
在一个DSP控制的同步电机伺服系统中应用时,要求能量回馈功率P=6.5kW,相电压U=220V,变流器的高开关频率fmax=10kHz,大允许电流是25A,设定ILH=20A,ILL=10A,UdL=630V,UdH=650V。
4.1扼流电抗器的计算
扼流电抗器在此泵升电压控制电路中起很重要的作用。对它主要有三个方面的要求,即电感量、工作频率和工作电流。对电感量的要求取决于回馈电流的设定值和变流器额定开关频率。假设能量回馈过程中,电抗器承受正向电压为: 的作用下,回馈电流由ILL上升到ILH的时间为ton。每一个电抗器的电感值为L,当IL=ILH时,变流器开关器件关断,则
电抗器的电感量在UdH、ILH、ILL、L确定后,UdL越小,变流器功率开关的开关频率越高。当UdL小、开关频率大时,需要的电感量小,此时UdL=
4.2回馈功率P的估算
当电网电压一定后,回馈功率大小与回馈电流有关,回馈电流为:
满足回馈6.5kW的要求。
5结语
通过示波器在上述同步电机伺服系统制动时捕捉到的电压和电流波形如图8所示,与理论分析一致,满足设计要求。在上述系统中的应用,说明此方法是可行的,有一定的实用价值。